CN218123004U - 一种钠冷快堆主容器模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钠冷快堆主容器模拟装置，该装置包括主容器模拟部件、数据采集系统、通风系统、钠供给系统、加热系统和惰性气体供给系统；其中，所述数据采集系统用于测量和收集所述主容器模拟部件的温度信息，所述通风系统用于为所述主容器模拟部件提供冷却风，所述钠供给系统用于为所述主容器模拟部件提供和回收液钠，所述加热系统用于加热液钠，所述惰性气体供给系统用于为所述主容器模拟部件提供惰性气体。通过本实用新型一实施方式的钠冷快堆主容器模拟装置，可以得到不同工况下池式钠冷快堆主容器上部空间的温度分布，以研究堆顶复杂空间的传热特性。

Description

一种钠冷快堆主容器模拟装置

技术领域

本实用新型涉及池式钠冷快堆，尤其涉及一种用于获取池式快堆主容器温度的模拟装置。

背景技术

快堆主容器作为核安全一级设备，其结构的完整性对于反应堆安全来说至关重要。在对快堆主容器进行强度评定的过程中，需要得到主容器上部的温度载荷。

然而，主容器顶部区域的几何结构和传热特性都十分复杂。一方面，主容器顶部区域位于反应堆钠液面以上，这部分区域不仅包含尺寸很大的氩气空间、堆内热屏蔽、大中小旋转屏蔽塞、主泵、热交换器等部件，还包括很多小尺寸的狭窄气隙。另一方面，在传热方式上，既存在钠液面向堆内热屏蔽、堆内热屏蔽向锥顶盖斜肩内壁的辐射传热，还存在氩气与钠液面、热屏蔽、旋转屏蔽塞、金属层内壁的对流换热；此外还存在导热现象。在不同区域，三种传热方式的换热量占比也各不相同，这使得池式钠冷快堆主容器顶部的传热特性极为复杂。

目前，国内外对池式快堆的研究基本上都是通过数值模拟。而实际上，在数值模拟的过程中，从几何模型的建立、传热计算模型的选择，到设置边界条件，再到实际传热过程，都存在着大量的简化与误差传递，使得难以得到较为准确的温度数值。

实用新型内容

基于上述针对现有技术的描述，为获得比较准确的温度数值，可进行相关试验验证，但是1:1尺寸复制原型堆的成本过于高昂，本实用新型一实施方式基于相似原理对试验装置进行了几何缩比，通过对应的热工水力试验，与数值模拟相对照，选择合适的数值模拟模型，得到原型堆的温度场分布。

鉴于上述的分析，本实用新型一实施方式旨在提供一种钠冷快堆主容器模拟装置用以解决现有技术的池式快堆主容器的数值模拟温度准确性差的问题。

本实用新型一实施方式提供了一种钠冷快堆主容器模拟装置，包括：

主容器模拟部件；

数据采集系统，用于测量和收集所述主容器模拟部件的温度信息；

通风系统，用于为所述主容器模拟部件提供冷却风；

钠供给系统，用于为所述主容器模拟部件提供和回收液钠；

加热系统，用于加热液钠；以及

惰性气体供给系统，用于为所述主容器模拟部件提供惰性气体。

根据本实用新型一实施方式，所述主容器模拟部件包括顶盖和壳体；所述顶盖为圆台状筒体，包括第一开口、第二开口以及位于所述第一开口和所述第二开口之间的侧面；在所述第一开口上设置有屏蔽塞，在所述侧面上设置有凸台和贯穿所述顶盖的多个贯穿模拟部件。

根据本实用新型一实施方式，所述数据采集系统包括多个第一测温部件，所述多个第一测温部件设置于所述顶盖上，用于测量所述顶盖的外表面的温度；和/或，所述凸台的横截面为椭圆形。

根据本实用新型一实施方式，所述多个第一测温部件包括多组径向第一测温部件和多组周向第一测温部件；每组所述径向第一测温部件沿圆台的母线排布，每组所述周向第一测温部件沿所述第一开口的同轴圆排布。

根据本实用新型一实施方式，所述多个第一测温部件还包括多个其他第一测温部件，所述多个其他第一测温部件围绕所述多个贯穿模拟部件和和所述凸台排布。

根据本实用新型一实施方式，所述数据采集系统包括至少一个第二测温部件，所述第二测温部件用于获得所述顶盖的内表面的温度。

根据本实用新型一实施方式，所述第二测温部件嵌设于所述顶盖的盖体内，并位于所述盖体的内表面和外表面之间。

根据本实用新型一实施方式，所述数据采集系统包括至少一个第三测温部件，所述第三测温部件用于测量所述主容器模拟部件内部气体的温度。

根据本实用新型一实施方式，所述多个贯穿模拟部件包括主泵，所述数据采集系统包括多个第四测温部件，用于测量所述主泵的温度。

根据本实用新型一实施方式，所述主泵为一筒体，所述多个第四测温部件包括多组表面第四测温部件和多个嵌设第四测温部件，所述表面第四测温部件用于测量所述主泵内表面的温度，所述嵌设第四测温部件嵌设于所述主泵的壳体的内部，用于测量所述主泵壳体内部的温度。

通过本实用新型一实施方式的钠冷快堆主容器模拟装置，可以得到不同工况下池式钠冷快堆主容器上部空间的温度分布，以研究堆顶复杂空间的传热特性。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。其中：

图1为本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置的部件分布示意图；

图2为本实用新型一实施方式的主容器的截面示意图；

图3为本实用新型一实施方式的主容器的俯视图；

图4为本实用新型一实施方式的第三测温部件设置于支架的结构示意图；

图5为本实用新型一实施方式的第四测温部件设置于主泵的结构示意图。

附图标记说明如下：

100、主容器模拟部件；110、顶盖；111、保温层；112、通风系统连接部；120、壳体；121、液钠；122、屏蔽塞保护套；123、屏蔽柱模拟件；124、堆内径向热屏蔽模拟件；131、屏蔽塞；132、主泵；133、中间热交换器；134、独立热交换器；135、凸台；200、通风系统；210、风机；220、预热器；300、钠供给系统；310、储钠罐；320、液钠净化器；330、排钠罐；340、电磁泵；400、加热系统；410、电加热器；411、电加热棒；420、电加热器电源；500、惰性气体供给系统；510、液氩罐；520、汽化器；530、稳压器；540、氩气缓冲罐；551、第一氩气管路；552、第二氩气管路；553、第三氩气管路；554、第四氩气管路；555第五氩气管路；560、第一压缩机；570、第二压缩机；580、真空泵；611、径向第一测温部件；612、周向第一测温部件；613、其他第一测温部件；630、第三测温部件；631、遮热罩；632、支架；641、表面第四测温部件；642、嵌设第四测温部件；643、引线；901、第一调节阀；902、第二调节阀；903、第三调节阀；904、第四调节阀；905、第五调节阀；906、第六调节阀；907、第七调节阀；908、第八调节阀；909、第九调节阀；910、第十调节阀；911、第十一调节阀；912、第十二调节阀。

具体实施方式

下面对本实用新型的优选实施方式进行具体描述，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施方式一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型一实施方式提出一种针对池式钠冷快堆主容器上部传热特性研究的模拟装置，基于相似原理对主容器上部空间进行几何缩比，可以得到不同工况下主容器上部空间的温度分布，以研究堆顶复杂空间的传热特性。

参照图1所示，本实用新型一实施方式提供了一种池式钠冷快堆主容器模拟装置，包括主容器模拟部件100、通风系统200、钠供给系统300、加热系统400、惰性气体供给系统500和数据采集系统。其中，通风系统200用于为主容器模拟部件100提供冷却风，钠供给系统300用于为主容器模拟部件100提供和回收液钠，加热系统400用于模拟反应堆的堆芯热源并加热主容器模拟部件100中的液钠，惰性气体供给系统500用于为主容器模拟部件100提供惰性气体，数据采集系统用于测量和收集主容器模拟部件100的温度信息。

本实用新型一实施方式的主容器模拟部件100用于模拟反应堆的主容器，以最大程度的还原反应堆主容器，特别是顶部的传热特性。其中在主容器模拟部件100的内部、外部设置的各部件均是为了使其温度接近相同条件下反应堆主容器的温度。

本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置，通过加热系统400加热主容器模拟部件100的液钠至某一温度，以模拟原型堆钠温不同的各种工况；同时，通风系统200、惰性气体供给系统500用于模拟原型堆的氩气空间和通风冷却装置，使得堆内更接近实际工况。在此基础上，利用数据采集系统收集主容器模拟部件100各个测点的温度，再经过后处理为原型堆不同工况下的温度分布提供试验依据。

于一实施方式中，主容器模拟部件100包括顶盖110和壳体120，顶盖110设置于壳体120上，壳体120可以为圆柱形筒体。参照图2、3所示，顶盖110可以为圆台状筒体，包括环形的第一开口、环形的第二开口以及位于第一开口和第二开口之间的侧面，其中第一开口的直径小于第二开口，顶盖110通过第二开口与壳体120相连。

于一实施方式中，在顶盖110的第一开口上设置有屏蔽塞131，用于封闭第一开口，同时还可屏蔽热量，屏蔽塞131可以为圆筒结构，进一步地，其可以为旋转屏蔽塞。

于一实施方式中，在主容器模拟部件100中设置有多个贯穿模拟部件，多个贯穿模拟部件贯穿顶盖110，其部分结构位于主容器模拟部件100的外部，部分结构位于主容器模拟部件100的内部。

于一实施方式中，参照图2、3所示，多个贯穿模拟部件包括主泵132、中间热交换器133和独立热交换器134；进一步而言，主泵132的数量可以为两个，中间热交换器133的数量可以为四个，独立热交换器134的数量可以为四个。

于一实施方式中，多个贯穿模拟部件均通过圆台状顶盖110的侧面贯穿顶盖110，即，在圆台状筒体的侧面上开设有多个通孔，多个贯穿模拟部件通过通孔贯穿地设置于顶盖110。

于一实施方式中，参照图3所示，多个贯穿模拟部件可以沿邻近顶盖110的第二开口的区域周向排布。

于一实施方式中，为节约材料，简化结构，多个贯穿模拟部件在形状上可设置为筒体，但其热传导性能与相应部件接近。例如，主泵132可以为热传导性能与实际主泵组件相同的圆筒。同样地，其他贯穿模拟部件，例如中间热交换器133和独立热交换器134也可以为圆筒结构。

于一实施方式中，在顶盖110的侧面上还设置有凸台135，凸台135为原型反应堆承载装卸料机的模拟件，凸台135可以为截面为椭圆形的筒体。

参照图2所示，于一实施方式中，在顶盖110的外表面设置有保温层111，保温层111的形状可与顶盖110的形状相同，保温层111的材质可以为硅酸铝。

于一实施方式中，参照图2所示，在顶盖110上还设置有多个通风系统连接部112，以与通风系统200相连。其中，通风系统连接部112为一具有空腔的筒体，例如圆形筒体，该筒体一封开口，另一端封闭，且在侧壁上设置有通风口，以与通风系统200相连。通风系统连接部112可设置于多个贯穿模拟部件的位于顶盖110外部的结构上。进一步地，通风系统连接部112可套设于贯穿模拟部件的外部，其开口端朝下，即，贯穿模拟部件位于通风系统连接部112的空腔内。由此，来自通风系统200的冷却气体可在通风系统连接部112的空腔内对贯穿模拟部件进行冷却，同时，冷却气体可自通风系统连接部112的下端开口流出，对圆台状顶盖110的侧面进行冷却。

于一实施方式中，壳体120可以为圆柱形筒体，筒体的底部可以作为液钠池，用于容纳液钠121；进一步地，壳体120的材质可以为不锈钢。

于一实施方式中，屏蔽塞131的一端通过顶盖110伸出主容器模拟部件100外，另一端悬空于主容器模拟部件100中，并位于液钠池的上方；进一步地，屏蔽塞131的轴线与主容器模拟部件100的轴线位于同一直线上。

于一实施方式中，在屏蔽塞131的外部设置有屏蔽塞保护套122，屏蔽塞保护套122为一筒体，其内部空腔的形状可与屏蔽塞131的形状相同，屏蔽塞保护套122的材质可以为304不锈钢或316不锈钢。

于一实施方式中，多个贯穿模拟部件的一端通过顶盖110伸出主容器模拟部件100外，另一端位于主容器模拟部件100的底部，即位于液钠池内。

于一实施方式中，在主容器模拟部件100的内部设置有屏蔽柱模拟件123，屏蔽柱模拟件123为一不锈钢圆筒状结构，在其底部设置有开孔，以允许液钠流通。屏蔽柱模拟件123模拟件设置于主容器模拟件100的底部，即，位于液钠池中。

于一实施方式中，在主容器模拟部件100的内部设置有堆内径向热屏蔽模拟件124。堆内径向热屏蔽模拟件124为一筒体结构，其形状与主容器模拟部件100相类似，由圆台形筒体和圆柱形筒体组成，该圆柱形筒体为两端开口；堆内径向热屏蔽模拟件124的尺寸略小于主容器模拟部件100，使得多个贯穿模拟部件和位于主容器模拟部件100内的其他部件均位于堆内径向热屏蔽模拟件124中。

于一实施方式中，通风系统200设置于主容器模拟部件100的外部，可与通风系统连接部112相连，用于为圆台状顶盖110的侧面和多个贯穿模拟部件的位于顶盖110外部的部分提供通风冷却。

于一实施方式中，参照图1所示，通风系统200包括风机210、预热器220和流量分配管路，其中，风机210和预热器220相连，风机210可以为轴流风机，预热器220可以为空气预热器。通风系统200通过流量分配管路与主容器模拟部件100相连，在通风系统200与主容器模拟部件100相连的管路上设置有第一调节阀901。

于一实施方式中，钠供给系统300包括储钠罐310、液钠净化器320、排钠罐330、电磁泵340和预热器。其中，在储钠罐310中用于为主容器模拟部件100提供液钠，排钠罐330用于收集自主容器模拟部件100排出的液钠。储钠罐310分别通过第一管路、第二管路与主容器模拟部件100相连，液钠净化器320设置于第一管路上，在储钠罐310和液钠净化器320之间还可设置第二调节阀902；在第二管路上设置有第三调节阀903和电磁泵340，在第三调节阀903和电磁泵340之间的管路上连接有第四调节阀904和排钠罐330。

于一实施方式中，加热系统400用于模拟堆芯热源，对主容器模拟部件100中的液钠进行加热；加热系统400可以为电加热系统，例如可以包括电加热器410、电加热器电源420和功率控制柜。

于一实施方式中，加热系统400可设置于主容器模拟部件100的底部，与顶盖110相对设置。

于一实施方式中，参照图2所示，电加热器410包括电加热棒411，电加热棒411设置于壳体120的底部、液钠池的下方；一方面，电加热棒411可以在试验过程中用于加热液钠池中的液钠，模拟反应堆堆芯作为试验装置的热源；另一方面可作为加热装置，在充排液钠、氩气置换等操作中作为预热器使装置保持所需的温度(例如170℃～190℃)。

于一实施方式中，可通过交流电源为电加热棒411供电。

于一实施方式中，惰性气体供给系统500负责提供氩气吹扫并为主容器模拟部件100提供氩气，以模拟原型堆的氩气空间。惰性气体供给系统500可包括依次相连的液氩罐510、第五调节阀905、汽化器520、第六调节阀906、稳压器530、氩气缓冲罐540，以及用于氩气流通的多条氩气管路。

于一实施方式中，多条氩气管路包括第一氩气管路551、第二氩气管路552、第三氩气管路553、第四氩气管路554、第五氩气管路555。第一氩气管路551的一端与氩气缓冲罐540，另一端分别与第二氩气管路552、第三氩气管路553相连，在第一氩气管路551上设置有第七调节阀907和第八调节阀908。第二氩气管路552与主容器模拟部件100相连，用以向主容器模拟部件100的内部输送氩气，在第二氩气管路552上设置有第九调节阀909和第一压缩机560。第三氩气管路553与钠供给系统300的储钠罐310相连，在第三氩气管路553上设置有第十调节阀910和第二压缩机570。

第四氩气管路554的一端与钠供给系统300的第一管路相连，进一步而言，与第一管路上液钠净化器320与第二调节阀902之间的部位相连；第四氩气管路554的另一端与真空泵580相连；在第四氩气管路554上还设置有第十一调节阀911。第五氩气管路555分别与第一氩气管路551及第四氩气管路554相连，进一步而言，第五氩气管路555与第四氩气管路554的连接位置处于第十一调节阀911和真空泵580之间，第五氩气管路555与第一氩气管路551的连接位置处于第七调节阀907和第八调节阀908之间，在第五氩气管路555上还设置有第十二调节阀912。

本实用新型一实施方式的惰性气体供给系统500，作业时根据不同的需求开启不同的阀门，氩气自液氩罐510经氩气缓冲罐540进入第一氩气管路551，进而通过第二氩气管路552进入主容器模拟部件100，另外，在供排钠时，可通过下述管路供氩，以改变钠供给系统内的气压：通过第三氩气管路553进入钠供给系统300，并通过钠供给系统300的第一管路和第二管路在钠供给系统300和主容器模拟部件100之间流通；在真空泵580的作用下，钠供给系统300内的氩气通过第四氩气管路554排出模拟装置体系；另一方面，第四氩气管路554内的氩气也可通过第五氩气管路555重新进入第一氩气管路551进行循环使用。

于一实施方式中，数据采集系统用于获得顶盖110的内外表面温度、主泵132的内外表面温度以及主容器模拟部件100内部的气体温度。

于一实施方式中，数据采集系统包括多个测温部件、多个压力表、多个流量计和多条数据传输线。

于一实施方式中，在主容器模拟部件100上选择多个测温点，并在每个测温点上设置一个测温部件，以测量相应位置的温度。

于一实施方式中，数据采集系统包括多个第一测温部件，多个第一测温部件设置于顶盖110上，用于测量顶盖110的外表面的温度。

如图3所示，于一实施方式中，多个第一测温部件包括多组径向第一测温部件611、多组周向第一测温部件612和多个其他第一测温部件613，径向第一测温部件611、周向第一测温部件612和其他第一测温部件613均设置于圆台筒体顶盖110外部的侧面上。其中，“径向”、“周向”、“其他”等是根据设置位置的不同对测温部件进行区分，并非对其进行限定。

于一实施方式中，多组径向第一测温部件611、多组周向第一测温部件612由屏蔽塞131的中心线(即顶盖110的中心线)向外呈放射状排列。

于一实施方式中，每组径向第一测温部件611沿圆台(顶盖110)的母线排布，在顶盖110的侧面上围绕其轴线可均匀地设置5～20组径向第一测温部件611，例如6组、8组、9组、10组、12组、14组、15组、16组、18组；每组径向第一测温部件611所包含的径向第一测温部件611的数量可以为3～10个，例如4个、5个、6个、8个、9个。

于一实施方式中，每组周向第一测温部件612可沿顶盖110第一开口的一个同轴圆排布，即，每组中的多个周向第一测温部件612呈圆形排布，该圆与第一开口具有相同的轴线。在顶盖110的侧面上设置有5～10组周向第一测温部件612，例如6组、7组、8组、9组；每组周向第一测温部件612所包含的周向第一测温部件612的数量可以为5～25个，例如6个、8个、10个、12个、15个、16个、18个、20个、22个、24个。

于一实施方式中，在顶盖110上多个贯穿模拟部件及凸台135的周围设置有多个其他第一测温部件613，例如，贯穿模拟部件均为圆柱形，以每个贯穿模拟部件的中心线为中心，多个其他第一测温部件613可沿贯穿模拟部件的径向、周向排布，例如可以沿径向设置3组其他第一测温部件613、沿周向设置6个其他第一测温部件613。

根据先前的模拟计算得知，多个贯穿模拟部件在贯穿顶盖110的位置具有较大的温度不均匀性，易产生热应力集中。本实用新型一实施方式通过多个其他第一测温部件613的设置，能够进一步提高所测得的顶盖110外表面温度的准确性。另外，根据传热学常识，肋板型结构的根部附近温度较高，因此在凸台135四周设置多个其他第一测温部件613。

由于快堆顶部空间内有主泵、中交热交换器、独立热交换器等众多贯穿件，这些复杂的结构会对高温氩气的对流和辐射传热产生较大影响。因此，锥顶盖的温度分布具有非均匀的特点。

本实用新型一实施方式通过将如上所述的多个第一测温部件采取“整体辐射状”+“贯穿位置局部加密”的方式进行排布，能够准确测量顶盖110的温度分布。

于一实施方式中，径向第一测温部件611、周向第一测温部件612和其他第一测温部件613均可以为热电偶，热电偶可通过点焊设置于顶盖110上。

于一实施方式中，数据采集系统包括多个第二测温部件，用于获得顶盖110的内表面的温度，第二测温部件嵌设于顶盖110的盖体内，并位于顶盖110的内表面和外表面之间。通过在顶盖110的盖体内，例如半壁厚位置设置第二测温部件，可测量顶盖110的半壁厚处的温度。再根据傅里叶导热定律，由外表面和半壁厚位置的温度可计算出垂直于壁面厚度方向的热流密度，进而可由该方向上的热流密度和半壁厚位置温度计算出顶盖110内表面的温度。

于一实施方式中，多个第二测温部件可以设置于嵌设于顶盖110的盖体内，并与位于顶盖110上的多个第一测温部件一一对应。

于一实施方式中，第二测温部件可以为热电偶。

于一实施方式中，数据采集系统包括多个第三测温部件630，第三测温部件630用于测量主容器模拟部件100内部的气体温度。进一步地，第三测温部件630可以为铠装热电偶。

对于氩气空间，复杂的自然对流换热使其温度分布呈现明显的三维特性。由此，在高度方向上，测量氩气温度的有效测点可以为多层，即，沿主容器模拟部件100的高度方向可以设置多层第三测温部件630，例如5层或6层。

如图4所示，于一实施方式中，第三测温部件630设置于主容器模拟部件100内部，为避免辐射传热对主容器模拟部件100内氩气温度测量的影响，可在主容器模拟部件100内设置遮热罩631，并将第三测温部件630设置于遮热罩631内。进一步地，遮热罩631可以为一筒体结构，第三测温部件630可设置于筒体内部，以测量筒体内的气体温度。

于一实施方式中，遮热罩631还与抽气管相连，以增加被测电流与第三测温部件630的对流换热。

于一实施方式中，在主容器模拟部件100内设置有支架632，用以固定第三测温部件630和遮热罩631，支架632可固定于壳体120的底部。

于一实施方式中，数据采集系统包括多个第四测温部件，用于测量主泵132的内表面的温度。进一步地，多个第四测温部件包括多个表面第四测温部件641。

于一实施方式中，主泵132为圆柱形筒体，可将多组表面第四测温部件641设置于筒体的内表面上，以测量筒体内表面的温度；进一步地，每组表面第四测温部件641包括多个表面第四测温部件641，多个表面第四测温部件641沿与筒体同轴的圆设置，沿筒体的高度方向可设置多组圆形排布的表面第四测温部件641。

于一实施方式中，每组表面第四测温部件641例如可以包括8个表面第四测温部件641，沿筒体的高度方向可以设置5组表面第四测温部件641。进一步地，表面第四测温部件641可以是热电偶，例如K型热电偶。

由于主泵132的外壁与顶盖110之间的间隙较小，且部分主泵132的结构浸没在液钠中；另外，测温部件例如热电偶的引线也不容易导出，因此难以直接测量主泵132外表面的温度。基于此，本实用新型一实施方式还包括嵌设于主泵132的壳体内(例如半壁厚的位置)的嵌设第四测温部件642，用于测量主泵132的壳体内的温度；在主泵132的内表面上设置有与嵌设第四测温部件642处于同一半径(圆筒形主泵132的半径)上的表面第四测温部件641，两者的引线643均可通过主泵132的上端出口引出。通过表面第四测温部件641、嵌设第四测温部件642分别测量主泵132的内表面和半壁厚位置处的温度，能够计算出垂直壁厚方向的导热热流密度，而后通过一维稳态傅里叶导热公式即可计算出测温部件对应点外的外表面温度。

其中，“表面”、“嵌设”等是根据设置位置的不同对测温部件进行区分，并非对其进行限定。

于一实施方式中，主容器模拟部件100、屏蔽塞131、多个贯穿模拟部件、凸台135以及位于主容器模拟部件100内部的部件的材质均可以为不锈钢。

本实用新型中，除加热系统400、数据采集系统、氩气供给系统以外的其他系统、部件均可为池式钠冷快堆中的设备部件的等比例缩比件。

本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置，与实际的池式快堆主容器的比例为1:2～1:10，例如1:3、1:5、1:8。

本实用新型一实施方式的液钠的注入、排出以及氩气的注入、排出管道的位置与原型反应堆的位置相同。

本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置，能够利用加热系统400使钠液面达到从换料工况到运行工况下的不同温度，借以得到不同钠温下的主容器模拟部件100上部空间的温度分布。通过改变氩气的粘度(通过改变系统压强实现)等方式确保实验模型与原型反应堆的努塞尔数、格拉晓夫数相等，所以主容器模拟部件100的温度场能够还原原型堆的温度场分布。进一步通过对关键部件如顶盖110、主泵132的温度测量，能够判断部件的温度是否超过不锈钢韧脆转换温度，此外，得到的温度场分布有利于研究快堆部件的热变形，对池式钠冷快堆主容器的结构设计与关键部件验证具有重要意义。

本实用新型一实施方式针对池式钠冷快堆主容器上部空间，由于其保留了原型堆的主要几何结构特征，并控制传热工质的物性参数与原型基本相同，因此对流换热系数和系统辐射发射率基本与原型相等，由此确保影响温度场分布的无量纲准则数相似，使模拟装置的主容器模拟部件100能够较为精确的反映原型堆容器的温度场。

本实用新型一实施方式能够通过相应的模拟件(例如顶盖110、主泵132等)对反应堆顶盖、主泵支承结构等重要的堆内部件的温度分布进行试验研究，并能够定性分析氩气的自然对流与钠蒸汽含量对主容器上部空间传热特性的影响。并根据结构的不同，设计不同的温度测量方法和测点布置手段。本一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置，能够为相关的钠冷快堆主容器结构设计与关键部件的验证提供试验依据。

本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置，作业时，主容器模拟部件100内的工作温度为200～540℃，工作压力为0.050～0.304MPa

以下，结合附图及具体实施例对本实用新型一实施方式的池式钠冷快堆主容器模拟装置及其使用进行进一步说明。

实施例

参照图1至5所示的装置，温度测量过程如下：

1)将主容器模拟部件100内抽真空至30000Pa左右；

2)25℃下，打开第五调节阀905、第六调节阀906、第七调节阀907、第八调节阀908以及第九调节阀909，向主容器模拟部件100的内部充氩气，待主容器模拟部件100腔体内的氩气压强升至0.05MPa后关闭上述调节阀；

3)10～12小时后，开启真空泵580，打开第十二调节阀912，排放主容器模拟部件100内的氩气；

4)监控主容器模拟部件100内的压强，待压强降至10000Pa时关闭第十二调节阀912和真空泵580；

重复2)至4)步操作三次；

完成上述步骤后即可开展测温实验。

a)检查所有设备、阀门、仪表工作是否正常；

b)打开第五调节阀905、第六调节阀906、第七调节阀907、第八调节阀908、第九调节阀909，通过惰性气体供给系统500的氩气对主容器模拟部件100进行吹扫，在吹扫过程中打开其他所有阀门以保证整个模拟装置不含空气；

c)向主容器模拟部件100腔体内注入一定量的氩气，监视氩气压力到所需数值；

d)开启钠供给系统300中的第二调节阀902，使第三调节阀903、第四调节阀904保持关闭状态，利用电磁泵340向主容器模拟部件100内注入冷钠；

e)关闭电磁泵340，关闭第二调节阀902，使钠供给系统300处于关闭状态；

f)开启电电加热器410，将钠池温度加热到试验设定值；

g)测量并采集各部件温度等数据；

h)关闭电加热设备电加热器电源420，试验完成后打开阀门第三调节阀903、第四调节阀904，将主容器模拟部件100的钠输送回排钠罐330。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，包括：

主容器模拟部件；

数据采集系统，用于测量和收集所述主容器模拟部件的温度信息；

通风系统，用于为所述主容器模拟部件提供冷却风；

钠供给系统，用于为所述主容器模拟部件提供和回收液钠；

加热系统，用于加热液钠；以及

惰性气体供给系统，用于为所述主容器模拟部件提供惰性气体。

2.根据权利要求1所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述主容器模拟部件包括顶盖和壳体；所述顶盖为圆台状筒体，包括第一开口、第二开口以及位于所述第一开口和所述第二开口之间的侧面；在所述第一开口上设置有屏蔽塞，在所述侧面上设置有凸台和贯穿所述顶盖的多个贯穿模拟部件。

3.根据权利要求2所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述数据采集系统包括多个第一测温部件，所述多个第一测温部件设置于所述顶盖上，用于测量所述顶盖的外表面的温度；和/或，

所述凸台的横截面为椭圆形。

4.根据权利要求3所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述多个第一测温部件包括多组径向第一测温部件和多组周向第一测温部件；每组所述径向第一测温部件沿圆台的母线排布，每组所述周向第一测温部件沿所述第一开口的同轴圆排布。

5.根据权利要求4所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述多个第一测温部件还包括多个其他第一测温部件，所述多个其他第一测温部件围绕所述多个贯穿模拟部件和所述凸台排布。

6.根据权利要求2所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述数据采集系统包括至少一个第二测温部件，所述第二测温部件用于获得所述顶盖的内表面的温度。

7.根据权利要求6所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述第二测温部件嵌设于所述顶盖的盖体内，并位于所述盖体的内表面和外表面之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述数据采集系统包括至少一个第三测温部件，所述第三测温部件用于测量所述主容器模拟部件内部气体的温度。

9.根据权利要求2所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述多个贯穿模拟部件包括主泵，所述数据采集系统包括多个第四测温部件，用于测量所述主泵的温度。

10.根据权利要求9所述的钠冷快堆主容器模拟装置，其特征在于，所述主泵为一筒体，所述多个第四测温部件包括多组表面第四测温部件和多个嵌设第四测温部件，所述表面第四测温部件用于测量所述主泵内表面的温度，所述嵌设第四测温部件嵌设于所述主泵的壳体的内部，用于测量所述主泵壳体内部的温度。

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